3D-MID. Материалы, технологии, свойства
Покупка
Тематика:
Автоматика. Телемеханика
Издательство:
Профессия
Автор:
Франке Йорг
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 336
Дополнительно
Вид издания:
Практическое пособие
Уровень образования:
ВО - Кадры высшей квалификации
ISBN: 978-5-91884-062-7
Артикул: 603155.01.01
В книге изложены основы проектирования, изготовления и применения 3D-MID-изделий на базе современных технологических и научных достижений. Дан обзор используемых технологий изготовления литых монтажных оснований и монтажа, включая анализ преимуществ и недостатков каждой технологии. Описаны технологии структурирования и металлизации оснований, создание прототипов. В отдельных главах рассмотрены важные вопросы комплексной разработки 3D-MID-изделий на основе систематического подхода, качества и надежности готовых изделий. Приведены многочисленные примеры применения изделий в различных отраслях. Автор указывает на перспективы развития 3D-MID технологий, основные тенденции в усовершенствовании процессов, в создании новых материалов и новых направлений использования.
Книга предназначена как новичкам так и экспертам в этой области. Она будет полезна разработчикам 3D-MID-изделий, производителям и поставщикам литых монтажных оснований,технологий нанесения полупроводников, специалистам отвечающим за внедрение.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 15.00.00: МАШИНОСТРОЕНИЕ
- ВО - Специалитет
- 15.05.01: Проектирование технологических машин и комплексов
- Аспирантура
- 15.06.01: Машиностроение
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Jorg Franke Three-Dimensional Molded Interconnect Devices (3D-MID) Materials, Manufacturing, Assembly, and Applications for Injection Molded Circuit Carriers Hanser Publishers, Munich HANSER Hanser Publications, Cincinnati
Й. Франке
3D MID
МАТЕРИАЛЫ, ТЕХНОЛОГИИ, СВОЙСТВА
Перевод с английского языка под редакцией И. Л. Волкова
Санкт- Петербург
2014
1 ЦЕНТР ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ
ПРОФЕССИЯ
УДК 621.382 ББК 32.843; 32.844 Ф83
ISBN 978-3-446-43441-7 (англ.)
ISBN 978-5-91884-062-7
Франке, Й.
Ф 83 3D MID. Материалы, технологии, свойства: пер. с англ. яз.; под ред.
И. А Волкова. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2014. — 336 с.: цв. ил.
ISBN 978-5-91884-062-7
ISBN 978-3-446-43441-7 (англ.)
Изложены основы проектирования, изготовления и применения 3D М®-изделий на базе современных технологических и научных достижений. Представлен обзор технологий изготовления литых монтажных оснований и монтажа, включая анализ преимуществ и недостатков каждой технологии. Подробно описаны технологии структурирования и металлизации оснований, создание прототипов. В отдельных главах рассмотрены важные вопросы комплексной разработки 3D MID-изделий на основе систематического подхода, качества и надежности готовых изделий. Приведены многочисленные примеры применения изделий в различных отраслях. Определены перспективы развития 3D А/7Р-технологий, основные тенденции в усовершенствовании процессов, в создании новых материалов и новых направлений применения 3D MID- изделий.
Книга предназначена производителям и поставщикам литых монтажных оснований, технологий нанесения полупроводников, разработчикам и специалистам, отвечающим за внедрение 3D ЛШ)-изделий.
УДК 621.382 ББК 32.843; 32.844
Copyright ©2013 Carl Hanser Verlag, Munich/FRG. All rights reserved. Authorized translation from the original English language edition published by
Carl Hanser Verlag, Munich/FRG
Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
© Carl Hanser Verlag, Munich/FRG, 2013
© ЦОП «Профессия», 2014
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2014
Уважаемые читатели!
Перед вами перевод новой книги об инновационной технологии производства трехмерных электронных схем на пластиках (3D MID). Долгое время данная технология находилась на стадии разработки, когда значительное количество компаний в разных частях света занималось научно-исследовательскими, опытно-конструкторскими работами, отработкой технологии и испытаниями новых изделий. И вот технология 3D MID вплотную подошла к этапу промышленного внедрения и широкого использования в серийном производстве.
Внедрение инновационных технологий невозможно без предварительного ознакомления с их преимуществами и недостатками, особен
ностями и принципами действия. Для этого необходимо иметь хороший литературный источник, дающий системное представление о такой технологии. Книга, которую вы держите в руках. — первое в мире издание, включающее всю необходимую начальную информацию о применении технологии 3D MID. Поэтому руководством Группы компаний Остек было принято решение выступить спонсором русскоязычного издания и подарить его своим клиентам. Специалисты Остека приняли активное участие в редактировании русской версии книги, чтобы максимально повысить точность перевода и практическую ценность ихтагаемого материала. Цель данного про
екта — передать новые знания, которые наверняка помогут читателям достичь скорейшего успеха. Уверен, что эта книга вдохновит вас на новые решения, которые так актуально делать своевременно.
Более 20 лет назад Остек первым в России начал развивать передовые технологии для производства электроники. Сегодня Остек — это крупнейшее в России и странах СНГ инжиниринговое предприятие, предоставляющее комплексные инженерно-консультационные услуги в области повышения эффективности производств и конкурентоспособности продукции. Наша компания развивается вместе со сверхдинамичной отраслью инновационных технологий, предлагая своим клиентам все самое передовое и прогрессивное. Мы работаем на опережение времени и стремимся сами предопределять события в области развития и внедрения высоких технологий.
Данная книга — часть всесторонней поддержки клиентов Остека. то есть тех. кто. как и мы, нацелен на постоянное развитие.
За стремление развивать и вести за собой Остек получает лучшую награду — максимальную эффективность работы предприятий своих клиентов.
Желаем вам таких же максимальных успехов и полезного чтения!
Председатель Совета Группы компаний Остек Л. Г. Разоренов
Оглавление
Предисловие к русскому изданию 12
Предисловие 14
Таблица сокращений 16
1. Технология литых монтажных оснований и потенциал мехатронных интегрированных систем 21
1.1. Технологические основы 21
1.1.1. Определение и основополагающий принцип 21
1.1.2. Геометрическая классификация 22
1.1.3. Потенциал 3D MZD-технологии 23
1.1.4. Эталонный процесс производства ТИГО-оснований 25
1.1.5. Факторы, обусловливающие выбор технологии 26
1.1.6. Отличия от смежных областей 27
1.2. Смежные отрасли промышленности и области применения 28
1.2.1. Смежные отрасли промышленности 29
1.2.2. Области применения 30
1.3. Рынок MZD-оснований, сравнение по регионам 32
1.3.1. История развития 32
1.4. Основные направления исследований в области МЮ-технологии (технологии производства литых монтажных оснований) 35
1.5. Ключевые факторы успеха проектов 38
1.6. Производственная кооперация по исследованию литых монтажных оснований (3D MID) 39
2. Материалы для 3D/W/D-оснований 41
2.1. Классификация МЛ)-материалов 43
2.2. Свойства материалов и их характеристики, существенные для МШ-изделий 44
Оглавление
7
2.2.1. Механические свойства пластмасс 46
2.2.2. Тепловые параметры 50
2.2.2.1. Кратковременные температурные воздействия 50
2.2.2.2. Длительные температурные воздействия 52
2.2.2.3. Значимые тепловые свойства ЛШ)-изделий 52
2.2.3. Электрические параметры 54
2.3. Материалы для ЛШ)-технологии 55
2.3.1. Термопласты для МЛТизделий 56
2.3.1.1. Стандартные термопласты 57
2.3.1.2. Промышленные термопласты 58
2.3.1.3. Высококачественные термопласты 60
2.3.2. Модифицированные термопласты для ЛШ)-изделий 62
2.3.2.1. Термопласты с радиационным структурированием
поперечных связей 62
2.3.2.2. Высоконаполненные термопласты 65
2.3.2.3. Термопласты для выбранных технологий металлизации
7ИЛ)-изделий 69
2.3.3. Термореактивные пластмассы для МЮ-изделий 75
3. Структурирование и металлизация 78
3.1. Процессы структурирования 78
3.1.1. Простое литье под давлением 78
3.1.1.1. Лазерное структурирование 79
3.1.1.1.1. Процесс LPKF-LDS® 79
3.1.1.1.2. Технология ADDIMID 85
3.1.1.1.3. Альтернативные процессы лазерного структурирования 86
3.1.1.2. Методы печати 89
3.1.1.2.1. Метод печати Aerosol-JeF 90
3.1.1.2.2. Струйная печать 93
3.1.1.2.3. Горячее тиснение 95
3.1.2. Двухшаговое литье 100
3.1.3. Литье со вставкой 101
3.1.3.1. Литье со вставкой пленки 101
3.1.3.1.1. Литье вспенивающихся термопластиков 101
3.1.3.1.2. Компрессионное литье 102
3.1.3.1.3. Литье со вставкой под давлением 103
3.1.3.1.4. Другие варианты литья со вставкой 103
3.1.4. Альтернативные процессы структурирования 104
Оглавление
3.1.4.1. Технология нанесения грунта 105
З.1.4.2. Тампонная печать 105
З.1.4.З. Плазменные технологии 106
3.1.4.3.1. Технология Flamecon® 107
3.1.4.3.2. Технология Plasmadust® 108
3.2. Металлизация ПО
3.2.1. Очистка поверхности носителя 112
3.2.2. Металлизация 113
3.2.3. Толщина и шероховатость покрытий 118
3.2.4. Токопроводящая способность 122
4. Технология сборки 3D MID-изделий 125
4.1. Производственная цепь 125
4.2. Трудности, возникающие при сборке 126
4.2.1. Влияние геометрической формы 126
4.2.2. Монтаж компонентов на трехмерные основания 127
4.3. Автоматизированная сборка 130
4.3.1. Требования 130
4.3.2. Нанесение монтажного средства 130
4.3.3. Монтаж компонентов 135
4.3.4. Пайка оплавлением припоя 146
4.3.5. Оптический контроль 147
5. Технология формирования межсоединений 148
5.1. Специфические характеристики и проблемы 148
5.2. Монтажные средства 151
5.2.1. Паяльная паста 152
5.2.2. Проводящие и непроводящие клеи 153
5.2.2.1. Изотропный проводящий клей 154
5.2.2.2. Анизотропные проводящие клеи 155
5.2.2.3. Непроводящие клеи 156
5.2.3. Вдавливаемые стержни 156
5.3. Процесс подключения 157
5.3.1. Методы пайки оплавлением припоя 159
5.3.1.1. Пайка инфракрасными лучами 159
5.3.1.2. Конвекционная пайка 160
5.3.1.3. Пайка в паровой фазе 160
Оглавление
9
5.3.2. Процессы избирательной пайки 164
5.3.3. Склеивание 165
5.3.4. Метод вдавливания выводов 167
5.3.5. Монтаж микросхем 170
5.3.5.1. Проволочный монтаж 172
5.3.5.2. Технология перевернутого кристалла 175
5.3.5.3. Заливка 177
5.4. Взаимодействие с периферийными устройствами 177
5.5. Защита соединений от воздействия окружающей среды 179
6. Качество и надежность 181
6.1. Трудности, связанные с контролем качества 181
6.2. Контроль качества на основе моделирования 183
6.3. Методы неразрушающего контроля 184
6.3.1. Методы оптических испытаний и контроля 184
6.3.2. Автоматизированный оптический контроль 186
6.3.3. Рентгенографический анализ 187
6.3.4. Компьютерная томография 188
6.3.5. Рентгенофлуоресцентный анализ 188
6.4. Методы разрушающего контроля 189
6.4.1. Адгезионная прочность 189
6.4.1.1. Испытание на отслаивание 190
6.4.1.2. Испытание на отрыв 191
6.4.1.4. Испытание на срез 192
6.4.1.5. Испытание сетчатым надрезом
(испытание методом клейкой ленты) 192
6.4.2. Измерение силы сдвига и испытание на растяжение 194
6.4.3. Анализ подготовленных срезов 195
6.5. Определение электрических характеристик 196
6.5.1. Сопротивление 196
6.5.2. Омический нагрев 198
6.5.3. Изоляционные свойства 199
6.6. Анализ надежности 199
6.6.1. Трудности, характерные для М/7)-технологии 199
6.6.2. Ускоренное старение 201
6.6.3. Пример применения I: высокотемпературное М/Р-изделие 202
6.6.4. Пример применения II: соединения посредством
вдавливаемых стержней 205
Оглавление
7. Создание MID-прототипов 207
7.1. Классификация образцов и прототипов 207
7.1.1. Образцы для визуализации 208
7.1.2. Концептуальная модель 208
7.1.3. Полностью функциональный образец 209
7.1.4. Прототип 210
7.2. Процессы производства пластмассовых заготовок 210
7.2.1. Стереолитография 211
7.2.2. Технология селективного лазерного спекания 212
7.2.3. Моделирование методом наплавления 212
7.2.4. Литье под вакуумом в силиконовые формы 214
7.2.5. Фрезерование термопластичных заготовок 214
7.2.6. Литье поддавлением 215
7.3. Образцы и прототипы, полученные методом LPKF-LDS® 216
7.3.1. ProtoPaint LDS 216
7.3.2. ^^-структурирование пластмассовых деталей,
изготовленных методом FDM 218
7.3.3. ^^-структурирование деталей, отлитых в вакууме 218
7.3.4. ТД5-структурирование для фрезерованных заготовок 218
7.3.5. ^^-структурирование форм, отлитых в пресс-формах
быстрого прототипирования 218
7.3.6. ^^-структурирование деталей, отлитых в стальных
пресс-формах с незакаленными вставками 219
7.4. Образцы и прототипы, изготавливаемые методом горячего тиснения 219
7.5. Образцы и прототипы, изготовленные методом двухшагового литья 219
7.6. Печать Aerosol-Jet на детали, изготовленной по 51Л-технологии 220
7.7. Обзор различных комбинаций для прототипирования ЛШ)-изделий 220
8. Комплексная разработка /И/D-изделий 221
8.1. Системный подход к развитию MZD-изделий 222
8.1.1. Руководство VDI2206: Методология проектирования
мехатронных систем 222
8.1.2. Методология Томаса Пейтца по оптимизации производства
механических электронных модулей 224
8.1.3. Системный подход Инго Кайзера по развитию
мехатронных систем 226
8.2. Требования 228
8.3. Концептуализация изделия 230